(57)【要約】【課題】柱・梁のフレーム本体とフレーム本体に架設されるブレースを含むフレームの面内変形時に摩擦力を利用してエネルギ吸収を図る上で、ブレースが負担する軸方向力に応じ、フレーム面内の剛性を多段階に可変にする。【解決手段】柱２・梁３のフレーム１と、フレーム１に架設されるブレース４と、ブレース４の軸方向両端部位置のフレーム１に接合されるガセットプレート５１，５２を備え、  ブレース４を自ら負担する軸方向力に応じ、軸方向両端部においてそれぞれの側のガセットプレート５１，５２に対して軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合し、ブレース４の軸方向の一方の端部に位置するガセットプレート５１との間の摩擦力と、他方の端部に位置するガセットプレート５２との間の摩擦力を相違させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱・梁のフレームと、このフレームに架設され、フレームの層間変形時に軸方向力を負担するブレースと、このブレースの軸方向両端部位置の前記フレームに接合され、前記ブレースにボルト接合されるガセットプレートを含み、前記ブレースが負担する軸方向力に応じて面内方向の剛性が変化する可変剛性フレームであり、
前記ブレースは自ら負担する軸方向力に応じ、軸方向両端部においてそれぞれの側の前記ガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合され、前記ブレースの軸方向の一方の端部に位置する前記ガセットプレートとの間の摩擦力と、他方の端部に位置する前記ガセットプレートとの間の摩擦力は相違していることを特徴とするダンパー機能付き可変剛性フレーム。
【請求項２】
前記ブレースの軸方向両端部と、それが接合される前記ガセットプレートは共に、ボルト挿通用の挿通孔を有し、前記ブレースの挿通孔と前記ガセットプレートの挿通孔の少なくともいずれか一方は前記ブレースの軸方向に長い形状をしていることを特徴とする請求項１に記載のダンパー機能付き可変剛性フレーム。
【請求項３】
前記ブレースは前記軸方向力の作用方向に直交する方向に互いに対向してボルト接合され、前記軸方向力を負担する複数本の軸力部材から構成され、
いずれかの軸力部材は前記一方のガセットプレートに固定状態で接合され、他方のガセットプレートに軸方向に相対移動可能な状態に接合され、他の軸力部材は前記他方のガセットプレートに固定状態で接合され、前記一方のガセットプレートに軸方向に相対移動可能な状態で接合されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載のダンパー機能付き可変剛性フレーム。
【請求項４】
互いに接合される前記対向する軸力部材の間に、両軸力部材間の間隔を保持する摩擦材が介在し、この摩擦材は一方の軸力部材に、他方の軸力部材に対してその軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合されていることを特徴とする請求項３に記載のダンパー機能付き可変剛性フレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は柱・梁のフレームとフレームに架設されるブレースを含む架構の面内の剛性が、ブレースが負担する軸方向力に応じて多段階に変化するダンパー機能付き可変剛性フレームに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
面内にブレースが架設されたフレームの剛性をフレームに入力する水平力の程度に応じて段階的に可変にする可変剛性フレームは、例えばブレースの端部に接触可能な油圧シリンダの伸縮状態を能動的に制御することによりブレースの水平力に対する抵抗力を可変にする方法と（特許文献１、２参照）、能動的手段に依らずに、受動的な手段によりブレースの抵抗力を可変にする方法（特許文献３参照）がある。
【０００３】
受動的手段の他の手法として、ブレースを複数のブレース材から構成し、互いに分離しているブレース材間に作用する軸方向力による摩擦力の程度を調整することによりブレースとしての抵抗力を可変にする方法もある（特許文献４、５参照）。摩擦力を利用する方法は互いに接触状態にある部材間の摩擦力の設定のみで抵抗力の調整が可能であり、軸方向力に対する抵抗力の調整が可能なブレースを構成（製作）する上での簡便さがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−６６２３８号公報（請求項１、第１図〜第３図）
【特許文献２】特開平２−１６２２９号公報（請求項１、第１図〜第３図）
【特許文献３】特開平２−１５７３３６号公報（請求項１、第１図〜第５図）
【特許文献４】特開２００５−１２１０４１号公報（請求項４、段落００３２〜００３７、図１０〜図１３）
【特許文献５】特開２０００−１０４３８８号公報（請求項１、
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献４、５のいずれの方法も１本のブレースに付き、摩擦力による抵抗力を発揮する部位がブレースの一方の端部等、１箇所に過ぎないため、摩擦力を段階的に、あるいは同時に作用させることができる状態にはなく、特許文献１〜３のように水平力の程度に応じて剛性が変化する機能を持たせるには至っていない。
【０００６】
特許文献４、５のいずれも、摩擦材はブレースと、ブレースの端部が接合されるガセットプレートとの間にのみ介在するだけであるから、摩擦材は一定の外力に対してブレース、あるいはガセットプレートとの間に滑りが生ずるか否かの機能しか持たず、滑りが生じたときに抵抗力としての動摩擦力を発揮するだけである。滑りが生ずる前には静止摩擦力が接触面に作用しているが、振動エネルギの吸収には寄与しない。振動エネルギは滑りが生じた後の動摩擦力による熱エネルギへの変換により吸収される。
【０００７】
本発明は上記背景より、摩擦力を利用した場合に、ブレースの抵抗力を段階的に変化させることが可能なダンパー機能付き可変剛性フレームを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明のダンパー機能付き可変剛性フレームは、柱・梁のフレームと、このフレームに架設され、フレームの層間変形時に軸方向力を負担するブレースと、このブレースの軸方向両端部位置の前記フレームに接合され、前記ブレースにボルト接合されるガセットプレートを含み、前記ブレースが負担する軸方向力に応じて面内方向の剛性が変化する可変剛性フレームであり、
前記ブレースが自ら負担する軸方向力に応じ、軸方向両端部においてそれぞれの側の前記ガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合され、前記ブレースの軸方向の一方の端部に位置する前記ガセットプレートとの間の摩擦力と、他方の端部に位置する前記ガセットプレートとの間の摩擦力が相違していることを構成要件とする。
【０００９】
「柱・梁のフレームに架設される」とは、ブレース４がフレーム１の構面内（フレーム１内）に配置される場合と、構面の外側（フレーム１外）に配置される（外付けされる）場合を含む趣旨である。ブレース４の両端部は主に柱・梁の接合部（フレーム１の隅角部）に接合されるが、ブレース４は柱・梁の接合部（フレーム１隅角部）間の他、梁の中間部と柱・梁の接合部間等に架設される場合もあるため、ブレース４の両端部はそれぞれの架設状態に応じ、フレーム１のいずれかの部分に接合され、必ずしも柱・梁接合部に接合されるとは限らない。フレーム１のブレース４との接合部にはブレース４端部の接合部４１，４１が接合されるためのガセットプレート５１，５２が突設され、このガセットプレート５１，５２がフレーム１の接合部になる。
【００１０】
「ブレースが自ら負担する軸方向力に応じ、ガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能な」ことは、「フレームの面内方向の変形に伴う対向するガセットプレート間の距離の変化に応じ、ガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能」と同義である。「ブレースが負担する軸方向力に応じ、軸方向両端部においてガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合される」とは、ボルト接合されている状態でのブレースの軸方向端部とガセットプレートとの接触面間に作用する摩擦力がブレースに作用する軸方向力の程度に応じて滑りを生じない状態から滑りを生ずる状態に移行可能であることを言う。ブレースに作用する軸方向力が（静止）摩擦力を下回れば、ブレースはガセットプレートに対しては滑り（相対移動）を生じず、上回れば、滑りを生ずる。
【００１１】
ブレースとガセットプレート間に滑りを生ずるまでは、ブレースが抵抗力を発揮するため、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに加算される。滑りを生じているときにはブレースの剛性は加算されないが、ブレースとガセットプレート間の摩擦力がダンパーとして振動エネルギを吸収するため、摩擦ダンパーが形成されている状態になる。
【００１２】
この摩擦力はブレースがガセットプレートに対して滑りを生じた後の動摩擦力であり、動摩擦力は前記の通り、フレームに入力されている振動エネルギを熱エネルギに変換する働きをすることで、ダンパーとして機能する。ブレースに滑りが生ずる前にガセットプレートとの間の接触面に作用している静止摩擦力はブレースの抵抗力（軸方向力）と剛性をフレームに付加することに寄与する。動摩擦力はブレースとガセットプレートの接触面に作用するから、この双方の接触面が摩擦ダンパーを構成する。
【００１３】
ブレースとガセットプレート間に滑りが生じた後には、滑りが何からの形で拘束されれば、拘束された時点以降はブレースの抵抗力と剛性が再び、フレームに加算される。滑りが拘束されることは例えばブレースとガセットプレートの双方にボルト挿通用の挿通孔が形成される場合に、その挿通孔を挿通するボルトが挿通孔の内周面に接触（当接）するか、滑りが生ずる方向に互いに係止するストッパが形成（突設）される等、滑りの許容量が制限されることにより得られる。
【００１４】
「ブレースがガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能な状態」は具体的には「ブレースの軸方向両端部と、それが接合されるガセットプレートが共に、ボルト挿通用の挿通孔を有し、ブレースの挿通孔とガセットプレートの挿通孔の少なくともいずれか一方がブレースの軸方向に長い形状をしていること」（請求項２）で実現される。「ブレースの挿通孔とガセットプレートの挿通孔の少なくともいずれか一方」であるから、両挿通孔が長孔状である場合もある。
【００１５】
ブレースがガセットプレートに対して相対移動（滑り）可能な状態は、ボルト６が挿通する挿通孔４ａ（５ａ）が長孔状である場合（請求項２）の他、例えばボルト６自身がせん断耐力を超える軸方向力を受け、せん断降伏することによっても可能になる。但し、挿通孔４ａ（５ａ）が長孔である場合には、フレーム１からの軸方向力がブレース４（後述の軸力部材４１，４２を含む）とそれが接触するガセットプレート５１，５２との間の摩擦力を超える大きさになれば相対移動可能になるため、ボルト６の降伏に依存する場合より相対移動を生じさせ易い上、相対移動時の摩擦力をダンパーとして利用可能な利点がある。
【００１６】
また挿通孔４ａ（５ａ）が長孔状をしている場合には、ブレース４に相対移動（滑り）が生じたときに、挿通孔４ａ（５ａ）を挿通しているボルト６が挿通孔４ａ（５ａ）の長さ方向の内周面に接触（当接）した状態で静止し、以後は挿通孔４ａ（５ａ）の内周面とボルト６の周面との間に生ずる支圧力によってブレース４とガセットプレート５１，５２間での軸方向力の伝達が可能になるため、ブレース４の抵抗力と剛性が再度、フレーム１に付加されることになる。
【００１７】
ブレースの抵抗力と剛性がフレームに再度、付加される時期（タイミング）も、ブレースとガセットプレートを接合するボルトの本数分だけ、段階的に発生させることが可能である。例えばブレースとガセットプレートを接合しているボルト６が挿通する長孔状の挿通孔４ａ（５ａ）が複数個あり、それぞれの長さが相違していれば、その挿通孔４ａ（５ａ）の個数分だけ、支圧力を段階的に変化（増大）させることが可能であるため、ブレース４の一端におけるガセットプレート５１，５２との接合状態のみによってフレーム１の抵抗力と剛性をより多段階に変化させることも可能になる。
【００１８】
請求項１における「ブレースの軸方向の一方の端部に位置するガセットプレートとの間の摩擦力と、他方の端部に位置する前記ガセットプレートとの間の摩擦力が相違している」とは、ブレースの各端部がそれぞれの側のガセットプレートに対して滑りを生ずる時期に差があることである。換言すれば、ブレースに作用する軸方向力がある大きさを超えたときに、一方の端部がそれに接合されているガセットプレートに対して相対移動（滑り）を起こし、更にある大きさを超えたときに他方の端部がそれに接合されているガセットプレートに対して相対移動（滑り）を起こすことを言う。
【００１９】
「摩擦力を相違させること」はブレースの両端部とそれぞれに接合されるガセットプレートとの接触面の摩擦係数を相違させることであるから、例えばショットブラスト等による表面の粗さと平滑さを変えることにより、あるいはブレースとガセットプレートを接合するボルトの本数や径、軸力等を変化させることにより得られる。
【００２０】
ブレース（軸力部材）の一方の端部が他方の端部に先行して滑りを起こし、その後に他方の端部が滑りを起こすことで、先行して滑りを起こした一方の端部に摩擦ダンパーが形成された後に、滑りが拘束される。滑りを起こした後、例えばボルト６が長孔状の挿通孔４ａ（５ａ）の内周面に接触する（請求項２）等により滑りが拘束されたときには、前記のようにボルト６周面における支圧力の作用によりブレース４が固定状態になるため、ブレース４の剛性がフレーム１に付加される。ブレース４と各ガセットプレート５１，５２との間の接触面はブレース４が滑りを起こした後、滑りが拘束されるまで（ボルト６が挿通孔４ａ（５ａ）の内周面に接触するまで）の間、摩擦ダンパーとして機能する。
【００２１】
一方の端部の滑りが拘束された時点で、他方の端部に滑りが生じていない場合には、他方の端部に滑りが生ずるまでの間は、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに加算される。一方の端部の滑りが拘束された時点で、他方の端部に滑りが生じている場合には、他方の端部の滑りが拘束されるまでは、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに加算されず、他方の端部において摩擦ダンパーが形成される。一方の端部の滑りが拘束されている状態で他方の端部の滑りが拘束された時点で、ブレースの抵抗力と剛性が再度、フレームに加算（付加）される。
【００２２】
ブレース（軸力部材）の両端部におけるガセットプレートとの間の摩擦力に差があることは、両端部において摩擦ダンパーの形成時点に時間差が生ずることであるが、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに加算される時期にも差が生ずるから、その時期に応じてフレームは図６に示すように多段階に剛性が可変な構造になる。上記のようにブレースとガセットプレート間に滑りが生ずることは摩擦ダンパーが形成されることであるから、滑りの発生時期よって剛性が多段階に変化するフレームは摩擦ダンパー機能を兼ね備えることになる。
【００２３】
ブレースの一端が滑りを生じた後、両端の滑りが拘束され、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに再度、付加されるまでは以下の４通り１）〜４）の状態を経由する。一端に滑りが生ずる前においては図６に示すようにブレースの抵抗力と剛性がフレームに付加されている。
【００２４】
１）「一端滑り−他端滑りなし」：この状態はフレームに付加されているブレースの抵抗力と剛性が一端、解除され、一端に摩擦ダンパーが形成された状態である。図６においては「一端滑り」から「一端滑り拘束」までの状態にあり、フレーム１全体の剛性はブレース４の剛性が付加されず、フレーム１単体の剛性になっている。
２）「一端滑り拘束−他端滑りなし」：この状態はブレースの一端ではブレースとガセットプレート間での力の伝達が可能な状態になり、他方の端部でも力の伝達が可能な状態にあるから、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに付加された状態である。図６においては「一端滑り拘束」から「他端滑り」までの状態にあり、フレーム１全体の剛性はフレーム１単体の剛性にブレース４の剛性が付加された大きさである。
【００２５】
「滑り拘束」は前記のように例えば長孔状の挿通孔４ａ（５ａ）を挿通するボルト６の側面（周面）が挿通孔４ａ（５ａ）の内周面に当接し、ボルト６の移動が拘束された状態、あるいはブレース４とガセットプレート５１，５２に形成されているストッパが互いに係止し、ブレース４のガセットプレート５１，５２に対する移動が拘束された状態を言い、支圧力が生じた状態を言う。
【００２６】
３）「一端滑り拘束−他端滑り」：この状態は先行して滑りが生じたブレースの一端が拘束されたまま、ブレース他端での滑り発生によりブレースの抵抗力と剛性が解除され、ブレースの他端に摩擦ダンパーが形成された状態である。図６においては「他端滑り」から「他端滑り拘束」までの状態にあり、フレーム１全体の剛性はブレース４の剛性が付加されず、フレーム１単体の剛性になっている。
４）「一端滑り拘束−他端拘束」：この状態はブレースの一端が拘束された後に、他端も拘束された状態であり、ブレースの両端部においてブレースとガセットプレート間での力の伝達が可能な状態になるため、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに付加された状態になる。図６においては「他端滑り拘束」から「（ブレースの）降伏」までの状態にあり、フレーム１全体の剛性はフレーム１単体の剛性にブレース４の剛性が付加された大きさである。
【００２７】
上記１）「一端滑り−他端滑りなし」の後には２）’「一端滑り−他端滑り」（ブレースの抵抗力・剛性の解除、両端に摩擦ダンパーが形成）の状態を経、この状態の後に３）の状態に移行することもある。
【００２８】
上記４）「一端滑り拘束−他端拘束」の状態はブレース（軸力部材）自身が降伏するまで持続し、ブレースが降伏した後には、ブレースが塑性変形能力を発揮し続ける限り、弾塑性ダンパーとして振動エネルギを吸収する。ブレースが降伏しない限りは、ブレースは抵抗力と剛性をフレームに付与し続ける。フレーム１の荷重−変形曲線は正負の向きに交互に受ける水平力の内、例えば正の向きに受ける水平力の大きさに応じ、図６に示すような経過を辿り、受ける水平力の向きが変わることで履歴ループを描く。
【００２９】
抵抗力と剛性が解除されている状態は、ブレースの少なくともいずれかの端部において摩擦ダンパーが形成されている状態であるから、摩擦ダンパーが機能し、振動エネルギを吸収していることを意味し、両端に滑りが生じている２）’の状態は両端に摩擦ダンパーが形成されていることである。
【００３０】
このようにブレースとガセットプレートを含めたフレームの剛性はブレースの一方の端部がガセットプレートに対して滑りを起こす時点を境に一旦、低下するが、滑りが拘束（制限）された時点で上昇する。また他方の端部が滑りを起こした時点で一時的に剛性が低下するが、その滑りが拘束された時点で再度、上昇する。この剛性の変化がフレームの可変剛性の機能になる。
【００３１】
ブレースの軸方向両端部がガセットプレートに対して異なる軸方向力の大きさで相対移動（滑り）可能に接合されていることで、フレームはフレーム単体のみの剛性とブレースの剛性が付加された剛性の２通り（２段階）に剛性が変化する可変剛性の機能を備えることになる。但し、ブレースの一方の端部が滑りを起こす以前の段階と両端部の滑りが拘束された段階の間に、ブレース両端部のそれぞれにおいて滑りが生ずる時期と拘束される時期があるから、図６に示すように剛性が変化する回数はブレースの軸方向の各端部に付き、１度として最大で４度（４回）になる。
【００３２】
以上の、フレームに水平力が作用した後から、ブレースの滑りを経てボルトの挿通孔内周面への接触までの経過をフレームの剛性に着目して整理すれば、フレームの最大の剛性はフレーム自身の剛性にブレースの剛性が付加された大きさであるが、ブレースの一端に滑りが生じた時点から両端の滑りが拘束されるまでは、ブレースが剛性を発揮することに代わり、摩擦力によるエネルギ吸収効果を発揮する。
【００３３】
ブレースの一端と他端が滑りを生ずる時期（水平力の規模）は自由に設定され、例えば一端が滑りを生ずる時期として震度５程度以上の大規模地震に設定し、他端が滑りを生ずる時期として震度６程度以上の極大規模地震に設定するとすれば、大規模地震より小さい中規模地震時にはブレースのいずれの端部にも滑りが生じず、ブレースが抵抗力と剛性を発揮した状態になる。大規模地震時にブレースの一端に摩擦ダンパーが形成され、極大規模地震時にブレースの両端に摩擦ダンパーが形成されることになる。
【００３４】
ブレースがフレームの剛性を可変にする上では、ブレースは１本の部材で足りるが、更にブレース自身に摩擦ダンパーの機能を持たせる場合には、ブレースは軸方向力の作用方向に直交する方向に互いに対向してボルト接合され、軸方向力を負担する複数本の軸力部材から構成される（請求項３）。ブレース自身に摩擦ダンパーの機能を持たせることは、ブレースに摩擦材（摩擦ダンパー）を内蔵させる場合（請求項４）と、ブレース自体を軸方向に相対移動自在にし、ブレース（複数本の軸力部材）自身を摩擦材として利用する場合がある。
【００３５】
請求項３における「軸方向力の作用方向」はブレースの軸方向であるから、それに直交する方向はブレースを構成する部材（材料）である軸力部材の厚さ方向、あるいは幅方向を指し、その方向がブレースを構成する複数本の軸力部材の内、少なくともいずれか２本の軸力部材が対向する方向を指す。この方向は降伏部材の座屈が生じ易い降伏部材の厚さ方向でもある。
【００３６】
ブレースが複数本の軸力部材から構成される場合（請求項３）、図１、図２に示すようにいずれかの軸力部材は一方のガセットプレートに固定状態で接合され、他方のガセットプレートに軸方向に相対移動可能な状態に接合される。他の軸力部材は前記他方のガセットプレートに固定状態で接合され、前記一方のガセットプレートに軸方向に相対移動可能な状態で接合される。「いずれかの軸力部材」は１本、もしくは複数本の軸力部材であり、「他の軸力部材」も１本、もしくは複数本の軸力部材である。
【００３７】
軸力部材が一方のガセットプレートに固定状態で接合されることは、そのガセットプレートに対しては、他方のガセットプレートに対して相対移動する以前には相対移動が生じない状態に接合されることであり、一方のガセットプレートに完全に固定状態にある場合（図４−（ａ））の他、相対移動の可能性がありながらも、他方のガセットプレートとの間の摩擦力より一方のガセットプレートとの間の摩擦力が大きい状態にある場合（図４−（ｂ））を含む。
【００３８】
請求項３の場合、ブレースはいずれか（１本、もしくは複数本）の軸力部材の一方の端部においてその側のガセットプレートに固定状態で接合され、他の（１本、もしくは複数本の）軸力部材の他方の端部においてその側のガセットプレートに固定状態で接合されながらも、それぞれの他方の側においてその側のガセットプレートに対して相対移動自在であることで、ブレース全体としては「軸方向両端部においてそれぞれの側のガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能（対向するガセットプレート間の距離の変化に応じて相対移動可能）な状態に摩擦接合された」状態（請求項１）になる。
【００３９】
ブレースが複数本の軸力部材のみからなる場合、対向する軸力部材同士がガセットプレート以外の区間においても、軸方向に互いに相対移動自在に接触した状態にあれば、軸力部材同士の相対移動により両者の接触面に摩擦力が発生し、摩擦ダンパーが形成される。この対向する軸力部材間に形成される摩擦ダンパーはガセットプレートとの間に形成される摩擦ダンパーとは別に形成され、その分のエネルギ吸収量がガセットプレートとの間の摩擦ダンパーによるエネルギ吸収量に加算されるため、エネルギ吸収効果が向上する。
【００４０】
例えば図１、図２に示すように対向する軸力部材４１，４２の端部間にガセットプレート５１，５２が挟み込まれている場合、軸力部材４１，４２間のガセットプレート５１，５２以外の区間にはガセットプレート５１，５２の厚さ分の空隙が形成されることになるが、ガセットプレート５１，５２以外の区間に、各軸力部材４１，４２に一体化し、互いに対向する軸力部材４１，４２に面で接触する板を接合しておくことで、軸力部材４１，４２をガセットプレート５１，５２以外の区間に空隙が生じない形状に形成することが可能である。
【００４１】
請求項３ではフレームに作用する水平力によりブレースの両端部間（ガセットプレート間）の距離が変化したとき、一方のガセットプレートに固定状態で接合されているいずれかの軸力部材は他方のガセットプレートに対して相対移動し、他方のガセットプレートに固定状態で接合されている他の軸力部材は前記一方のガセットプレートに対して相対移動するため、複数本の軸力部材は互いに軸方向に相対移動する。軸力部材同士の軸方向の相対移動により、ガセットプレート以外の区間において軸力部材同士が接触状態にあれば、その接触面間に摩擦力が発生し、ガセットプレートとの間以外の摩擦ダンパーが形成される。軸力部材同士は軸力部材の全長の内、ガセットプレート以外の区間の少なくとも一部の区間において接触していればよい。
【００４２】
前記した「ブレースに摩擦材（摩擦ダンパー）を内蔵させること」は、互いに接合される対向する軸力部材の間に、上記した「互いに対向する軸力部材に面で接触する板」に相当し、両軸力部材間の間隔を保持する摩擦材を介在させることにより得られる。摩擦材はガセットプレート以外の区間に配置される。この摩擦材は一方の軸力部材に、他方の軸力部材に対してその軸方向に相対移動可能な状態に接合される（請求項４）。
【００４３】
摩擦材７が他方の軸力部材４２に対して相対移動可能な状態に、一方の軸力部材４１に接合されることは、例えば図１−（ａ），（ｂ）、及びその軸力部材４１，４２の詳細図である図７−（ａ），（ｂ）に示すように一方の軸力部材４１の軸方向中間部に形成されている軸方向に長孔状の挿通孔４ａと他方の軸力部材４２の非長孔状の挿通孔４ｂにボルト６が挿通し、ナット等により締結（接合）されることにより得られる。この場合、摩擦材７は他方の軸力部材４２には固定状態に接合される。
【００４４】
軸力部材４１，４２間に摩擦材７が介在する場合、摩擦材７とそれに対して相対移動可能な軸力部材４１（４２）は上記した「対向する軸力部材間に形成される摩擦ダンパー」を構成し、軸力部材４１，４２とガセットプレート５１，５２とで構成される摩擦ダンパーは別にエネルギ吸収能力を発揮するため、ガセットプレート５１，５２とで構成される摩擦ダンパーによるエネルギ吸収効果を補う働きをする。
【００４５】
図１、図７の場合に、相対移動可能な摩擦材７と一方の軸力部材４１との間の摩擦力がブレース４（軸力部材４１，４２）とガセットプレート５１，５２との間の摩擦力と相違していれば、軸力部材４１，４２が抵抗力と剛性を発揮している状態と、いずれかの摩擦力による摩擦ダンパーが形成されている状態とが多段階に生ずることになる。
【発明の効果】
【００４６】
フレームに架設されるブレースと、ブレースの両端部が接合されるガセットプレートを含むフレームにおいて、ブレースの軸方向両端部を軸方向力に応じ、ガセットプレートに対して軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合し、各ガセットプレートとの間の摩擦力を相違させるため、ブレースの両端部とガセットプレートとによって形成される摩擦ダンパーの形成時点に時間差を生じさせることができる。
【００４７】
この結果、ブレースの抵抗力と剛性がフレームに付加される時期にも差を生じさせることができるため、その時期に応じてフレームを多段階に剛性が可変な構造にすることが可能である。同時に、ブレースとガセットプレートとの間に滑りが生じている間には接触面間に形成される摩擦ダンパーがエネルギ吸収能力を発揮するため、ブレースはエネルギ吸収の機能も併せ持つことになる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（ａ）はブレースが複数本の軸力部材から構成される場合のブレースとフレーム、及びガセットプレートとの接合状態を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のブレース中間部分の背面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】（ａ）はブレースを構成する一方の軸力部材をガセットプレートに接合するボルトが２本である場合の図１のガセットプレート部分の拡大図、（ｂ）はボルトが４本である場合の拡大図である。
【図４】（ａ）は長孔状の挿通孔をブレース（軸力部材）に形成した場合の図２の両側のガセットプレート部分の拡大図、（ｂ）は長孔状の挿通孔をガセットプレートに形成した場合の図２の両側のガセットプレート部分の拡大図である。
【図５】（ａ）はブレースが１本の軸力部材から構成される場合に、長孔状の挿通孔をガセットプレートに形成した場合の図２の両側のガセットプレート部分の拡大図、（ｂ）は長孔状の挿通孔をブレース（軸力部材）に形成した場合の図２の両側のガセットプレート部分の拡大図である。
【図６】図１に示す複数本の軸力部材から構成されるブレースの剛性の変化の様子を示した荷重−変形関係図である。
【図７】（ａ）は図１に示すブレースの具体的な構成例を示した一方の軸力部材側の立面図、（ｂ）は他方の軸力部材側の立面図、（ｃ）は（ａ）の平面図である。
【図８】（ａ）〜（ｈ）は複数本の軸力部材と、対向する軸力部材に挟まれる摩擦材の組み合わせ例を示した軸方向に直交する方向の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００５０】
図１−（ａ）は柱２・梁３のフレーム１と、このフレーム１に架設され、フレーム１の層間変形時に軸方向力を負担するブレース４と、ブレース４の軸方向両端部位置のフレーム１に接合され、ブレース４にボルト６により接合されるガセットプレート５１，５２を含み、ブレース４が負担する軸方向力に応じて面内方向の剛性が変化する可変剛性フレームの構成例を示した立面図である。図１−（ｂ）は（ａ）におけるブレース４中間部の背面を示す。
【００５１】
ガセットプレート５１，５２はフレーム１に架設されるブレース４の軸方向両端部位置に配置され、フレーム１のいずれかの部分に溶接等により接合される。図面ではフレーム１の対角線方向にブレース４を架設していることに対応し、フレーム１の隅角部にガセットプレート５１，５２を接合しているが、ブレース４の一端部が梁３の軸方向中間部に接合される場合にはその位置にガセットプレート５１（５２）が接合される。
【００５２】
図１ではガセットプレート５１（５２）を柱２と梁３の接合部であるフレーム１の隅角部に配置しているが、柱２の軸方向中間部、または梁３の軸方向中間部に配置することもある。図１，図２中、５３はガセットプレート５１，５２に面外方向の剛性を付与するためのリブである。
【００５３】
ブレース４は自ら負担する軸方向力に応じ、軸方向両端部においてそれぞれの側のガセットプレート５１，５２に対して軸方向に相対移動可能な状態に摩擦接合される。ブレース４の軸方向の一方の端部に位置するガセットプレート５１との間の摩擦力と、他方の端部に位置するガセットプレート５２との間の摩擦力は相違し、ブレース４の軸方向力の大きさに応じ、ブレース４が一方のガセットプレート５１に対して滑りを生ずる時期と他方のガセットプレート５２に対して滑りを生ずる時期が相違する。
【００５４】
図１ではブレース４が一定の軸方向力を負担したときに、ブレース４とガセットプレート５１，５２とが軸方向に相対移動可能状態に両者を接合するために、ブレース４の軸方向両端部と、それが接合されるガセットプレート５１，５２にボルト６挿通用の挿通孔を形成し、ブレース４の挿通孔４ａ、４ｂとガセットプレート５１，５２の挿通孔５ａ，５ｂの少なくともいずれか一方をブレース４の軸方向に長い形状に形成している。
【００５５】
但し、ブレース４が一定の軸方向力を負担したときに、ブレース４とガセットプレート５１（５２）の少なくともいずれか、あるいは両者を挿通するボルト６等が塑性化する等によりブレース４がガセットプレート５１，５２に対して相対移動可能になれば、必ずしも挿通孔を長孔状に形成する必要はない。
【００５６】
図１ではまた、ブレース４が軸方向力の作用方向に直交する方向に互いに対向してボルト６で接合され、軸方向力を負担する複数本（２本）の軸力部材４１，４２から構成される場合の例を示しているが、ブレース４は図５−（ａ）、（ｂ）に示すように１本の部材（軸力部材）のみから構成される場合もある。ブレース４が複数本の軸力部材４１，４２から構成される場合、軸力部材４１，４２は図８に示すように必ずしも２本の軸力部材４１，４２であるとは限らず、３本以上の軸力部材から構成される場合もある。
【００５７】
ブレース４が複数本の軸力部材４１，４２から構成される場合、いずれか１本、もしくは複数本の軸力部材４１は図４−（ａ）、（ｂ）に示すように一方のガセットプレート５１に固定状態で接合され、他方のガセットプレート５２に軸方向に相対移動可能な状態に接合される。他の１本、もしくは複数本の軸力部材４２は前記他方のガセットプレート５２に固定状態で接合され、前記一方のガセットプレート５１に軸方向に相対移動可能な状態で接合される。
【００５８】
ブレース４（軸力部材４１，４２）のガセットプレート５１，５２への固定状態での接合はボルト６による接合の場合、双方に形成される挿通孔の内の一方を長孔状に形成し、他方を非長孔状に形成することにより得られるが、固定状態での接合は溶接に依ることもある。
【００５９】
図４−（ａ）は長孔状の挿通孔４ａをブレース４（軸力部材４１，４２）に形成した場合での図２における両側のガセットプレート５１，５２部分を拡大して示している。図４−（ｂ）は長孔状の挿通孔５ａをガセットプレート５１，５２に形成した場合での図２の両側のガセットプレート５１，５２部分の拡大図である。図面ではブレース４（軸力部材４１，４２）に形成される長孔状の挿通孔を４ａで示し、長孔でない挿通孔を４ｂで示している。同様にガセットプレート５１，５２に形成される長孔状の挿通孔を５ａで示し、長孔でない挿通孔を５ｂで示している。
【００６０】
図４−（ａ）では図１における手前側（一方）の軸力部材４１の左側のガセットプレート５１との接合部における挿通孔４ｂを非長孔状にし、右側のガセットプレート５２との接合部における挿通孔４ａを長孔状に形成している。逆に奥側（他方）の軸力部材４２の右側（他方）のガセットプレート５２との接合部における挿通孔４ｂを非長孔状にし、左側（一方）のガセットプレート５１との接合部における挿通孔４ａを長孔状に形成している。
【００６１】
軸力部材４１，４２は長孔状の挿通孔４ａが形成された側の端部においてその側のガセットプレート５２（５１）に対して滑りを生ずるから、双方の接触面が摩擦ダンパーを構成する。図４−（ａ）において一方の軸力部材４１の右側の端部がガセットプレート５２に対して滑りを生ずるときには、そのガセットプレート５２を挟んだ他方の軸力部材４２の端部に形成されている挿通孔４ｂは非長孔状であるから、軸力部材４２はガセットプレート５２に対しては滑りを生じない。同様に他方の軸力部材４２の左側の端部がガセットプレート５１に対して滑りを生ずるときには、そのガセットプレート５１を挟んだ一方の軸力部材４１の端部に形成されている挿通孔４ｂは非長孔状であるから、軸力部材４１はガセットプレート５１に対しては滑りを生じない。
【００６２】
図４−（ａ）の場合、他方のガセットプレート５２に対して相対移動可能な状態にある（長孔状の挿通孔４ａを有する）一方の軸力部材４１とそのガセットプレート５２との間の摩擦力と、一方のガセットプレート５１に対して相対移動可能な状態にある（長孔状の挿通孔４ａを有する）他方の軸力部材４２とガセットプレート５１との間の摩擦力は相違し、ブレース４が負担する水平力の程度に応じ、摩擦力の小さいいずれか一方の軸力部材４１（４２）が他方の軸力部材４２（４１）に先行してガセットプレート５２（５１）に対して滑りを生ずる。その後、他方の軸力部材４２（４１）がガセットプレート５１（５２）に対して滑りを生ずる。
【００６３】
滑りを生ずる長孔状の挿通孔４ａを有する一方の軸力部材４１（４２）と他方のガセットプレート５２（５１）との間の接触面と、他方の軸力部材４２（４１）と他方のガセットプレート５１（５２）との間の接触面に摩擦ダンパーが形成され、相対移動時にエネルギ吸収能力を発揮する。
【００６４】
図４−（ａ）では他方（図１における右側）のガセットプレート５２側においては、ブレース４の軸に沿った断面上、一方（図１における手前側）の軸力部材４１をその挿通孔４ｂを挿通する２本のボルト６によりガセットプレート５２に接合し、他方（奥側）の軸力部材４２をその挿通孔４ｂを挿通する３本のボルト６によりガセットプレート５２に接合している。この接合状態に対応し、他方（右側）のガセットプレート５２が固定されている柱２寄りのボルト６と一方（手前側）の軸力部材４１の端部との間には、一方の軸力部材４１の軸方向に相対移動時に衝突しない程度のクリアランスｃが確保される。同様に他方の軸力部材４２のガセットプレート５１側の端部と、そのガセットプレート５１と一方の軸力部材４１のみを接合しているボルト６との間にもクリアランスｃが確保される。
【００６５】
図４−（ｂ）は長孔状の挿通孔５ａを一方のガセットプレート５１と他方のガセットプレート５２の双方に形成し、軸力部材４１，４２の挿通孔４ｂを非長孔状に形成した場合の例を示す。この例では長孔状の挿通孔５ａをガセットプレート５１，５２に形成しているため、軸力部材４１，４２の挿通孔４ｂは非長孔状になる。
【００６６】
図４−（ｂ）ではガセットプレート５１，５２の挿通孔５ａが長孔状であることで、両軸力部材４１，４２が両ガセットプレート５１，５２に対して相対移動可能な状態にある。但し、各軸力部材４１，４２と各ガセットプレート５１，５２の接触面間の摩擦力に差を付けておくことで、一方の軸力部材４１の各ガセットプレート５１，５２に対する相対移動（滑り）の時期に違いを出し、他方の軸力部材４２の各ガセットプレート５１，５２に対する相対移動（滑り）の時期に違いを出すことが可能である。
【００６７】
図４−（ｂ）では軸力部材４１，４２の軸に沿った断面上、一方の軸力部材４１を一方のガセットプレート５１には３本のボルト６により接合しているのに対し、他方のガセットプレート５２には２本のボルト６により接合していることで、一方の軸力部材４１と一方のガセットプレート５１との間の摩擦力を他方のガセットプレート５２との間の摩擦力より大きくすることが可能である。その結果、一方の軸力部材４１の一方のガセットプレート５１に対する滑りの発生時期を他方のガセットプレート５２に対する滑りの発生時期より遅くすることが可能である。
【００６８】
同様に他方の軸力部材４２を他方のガセットプレート５２には３本のボルト６により接合しているのに対し、一方のガセットプレート５１には２本のボルト６により接合していることで、他方の軸力部材４２と他方のガセットプレート５２との間の摩擦力を一方のガセットプレート５１との間の摩擦力より大きくすることが可能である。その結果、他方の軸力部材４２の他方のガセットプレート５２に対する滑りの発生時期を一方のガセットプレート５１に対する滑りの発生時期より遅くすることが可能である。
【００６９】
図４−（ｂ）の場合、例えば一方の軸力部材４１の各ガセットプレート５１，５２に対する相対移動の時期と、他方の軸力部材４２の各ガセットプレート５１，５２に対する相対移動の時期が相違していれば、ブレース４全体としては、図６に示すように４段階に剛性が変化することになる。但し、一方の軸力部材４１の両端部の滑りのいずれかと他方の軸力部材４２の両端部の滑りのいずれかが同時に発生することもある。
【００７０】
図４−（ｂ）の場合も、一方の軸力部材４１の他方のガセットプレート５２側の端部と、そのガセットプレート５２と他方の軸力部材４２のみを接合しているボルト６との間にクリアランスｃが確保され、他方の軸力部材４２のガセットプレート５１側の端部と、そのガセットプレート５１と一方の軸力部材４１のみを接合しているボルト６との間にクリアランスｃが確保される。
【００７１】
ブレース４が１本の部材のみから構成される場合は、図５−（ａ）、（ｂ）に示すようにその１本のブレース４の両端がそれぞれの側のガセットプレート５１，５２に軸方向に相対移動可能な状態に接合される。この場合、図５−（ａ）、（ｂ）に示すようにブレース４の両端部とガセットプレート５１，５２のいずれかに軸方向に長い形状の挿通孔４ａ（５ａ）が形成され、その挿通孔４ａ（５ａ）を挿通するボルト６がガセットプレート５１，５２、もしくはブレース４の挿通孔５ｂ（４ｂ）を貫通し、ナットにより締結されることによりブレース４が両ガセットプレート５１，５２に対して相対移動可能に接合される。
【００７２】
図５−（ａ）はブレース４が１本の軸力部材から構成される場合に、長孔状の挿通孔５ａをガセットプレート５１，５２に形成した場合の図２の両側のガセットプレート５１，５２部分の拡大図、（ｂ）は長孔状の挿通孔４ａをブレース４（１本の軸力部材）に形成した場合の図２の両側のガセットプレート５１，５２部分の拡大図である。
【００７３】
図５−（ａ）の場合と（ｂ）の場合のいずれも、ブレース４の軸方向両端部が両ガセットプレート５１，５２に対して相対移動を生ずるが、図４−（ｂ）の場合と同じく、ブレース４と各ガセットプレート５１，５２の接触面間の摩擦力に差を付けておくことで、ブレース４の各ガセットプレート５１，５２に対する相対移動の時期に違いを出すことが可能である。
【００７４】
図７は図１、図２に示すように２本の軸力部材４１，４２と両軸力部材４１，４２間に挟み込まれる摩擦材７からなるブレース４の具体的な構成例を示す。（ａ）は図１の手前側（一方）の軸力部材側の立面を、（ｂ）は奥側（他方）の軸力部材側の立面を示し、（ｃ）は２本の軸力部材４１，４２の組み合わせ状態を示す。
【００７５】
図７では軸力部材４１，４２の軸方向両端部の内のいずれか一方側に、ガセットプレート５１，５２に接合されるための長孔状の挿通孔４ａを形成し、他方側にガセットプレート５１，５２に接合されるための非長孔状の挿通孔４ｂを形成している。また一方の軸力部材４１の軸方向中間部に、摩擦材７に接合されるための長孔状の挿通孔４ａを形成している。ここではガセットプレート５１，５２への接合状態と摩擦材７への接合状態での安定性を確保するために、各挿通孔４ａ、４ｂを軸力部材４１，４２の幅方向に複数個、配列させている。
【００７６】
図７ではガセットプレート５１，５２に接合されるための、軸力部材４１，４２の幅方向に配列する複数個の長孔状の挿通孔４ａと、摩擦材７に接合されるための長孔状の挿通孔４ａを軸力部材４１，４２の軸方向に１列にのみ、配列させているが、非長孔状の挿通孔４ｂと同様、軸方向に複数列、配列させることもある。挿通孔４ａは軸方向には１列であっても、長孔状であることで、軸方向に配列する複数個の非長孔状の挿通孔４ｂと重なり得るため、図７−（ａ）、（ｂ）に示すように１個の挿通孔４ａに、複数個の非長孔状の挿通孔４ｂを挿通するボルト６が挿通し、この複数本のボルト６によりガセットプレート５１，５２に、または摩擦材７に接合されることもある。
【００７７】
図１、図２に示すように複数本の軸力部材４１，４２間に摩擦材７を介在させたブレース４の具体的な構成例を図８−（ａ）〜（ｈ）に示す。ブレース４は２本以上の対向する軸力部材４１，４２と、軸力部材４１，４２に挟み込まれる摩擦材７から構成される。
【００７８】
図８−（ａ）は平板状（Ｉ形断面）の摩擦材７を２本の溝形鋼である軸力部材４１，４２のウェブにおいて挟持した場合、（ｂ）は十字形断面の摩擦材７を４本の山形鋼である軸力部材４１，４２によって挟持した場合である。（ｃ）は２本の山形鋼を組み合わせた（一体化させた）形の２組の軸力部材４１，４２で平板状の摩擦材７を挟持した場合、（ｄ）は（ｃ）における２本の山形鋼を１本化させた形状のＴ形鋼の軸力部材４１，４２で平板状（Ｉ形断面）の摩擦材７を挟持した場合である。
【００７９】
図８−（ｅ）は十字形断面の摩擦材７を４本の溝形鋼である軸力部材４１，４２によって挟持した場合、（ｆ）は（ｅ）における２本の溝形鋼を組み合わせて１本化させた形状の２組の軸力部材４１，４２で平板状の摩擦材７を挟持した場合、（ｇ）は（ｆ）における２本の溝形鋼の組み合わせ方と平板状の摩擦材７の向きを変えた状態で、２組の軸力部材４１，４２で平板状の摩擦材７を挟持した場合である。
【００８０】
図８−（ｈ）は寸法の相違する２本の角形鋼管を軸力部材４１，４２として用い、その２本の軸力部材４１，４２間に平板状の摩擦材７を介在させた場合である。（ｈ）では２本の軸力部材４１，４２間には形成される２方向に対向する空隙の内、１方向に対向する空隙に摩擦材７を介在させているが、２方向に対向する空隙に摩擦材７を介在させること、または２方向に跨る隅角部に介在させることもある。軸力部材４１，４２と摩擦材７には主に鋼材等の金属材料が使用されるが、必ずしもその必要はない。
【符号の説明】
【００８１】
１……フレーム、２……柱、３……梁、
４……ブレース、４ａ……挿通孔（長孔状）、４ｂ……挿通孔（非長孔状）、
４１、４２……軸力部材、
５１、５２……ガセットプレート、５３……リブ、
５ａ……挿通孔（長孔状）、５ｂ……挿通孔（非長孔状）、
６……ボルト、
７……摩擦材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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